阻燃剂
 更新时间:2024-04-20 21:49:52

基本解释

  阻燃剂,又称难燃剂,耐火剂或防火剂,是能够阻碍火焰燃烧的物质的统称。按成分,阻燃剂可分为有机阻燃剂、无机阻燃剂等。其作用原理包括物理原理、化学原理等。阻燃剂被广泛地运用在建筑、纺织材料中,阻燃塑料为最主要的阻燃产品。

  阻燃剂 - 概述

  阻燃剂(fire retardants;flame retardants)又称难燃剂,耐火剂或防火剂:赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂;依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

  添加型阻燃剂直接与树脂或胶料混配、加工方便、适应面广、系阻燃剂的主体。反应型阻燃剂常作为单体键合到聚合物链中,对制品性能影响小且阻燃效果持久。

  根据组成,添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)、磷系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等)和氮系阻燃剂等。此外,具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。

  阻燃剂 - 阻燃机理

  阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的,如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。

  吸热作用

  任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的,如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量,那么火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下,阻燃剂发生了强烈的吸热反应,吸收燃烧放出的部分热量,降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性,提高其自身的阻燃能力。

  覆盖作用

  在可燃材料中加入阻燃剂后,阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,隔绝氧气,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用,从而达到阻燃目的。如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。

  抑制链反应

  根据燃烧的链反应理论,维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区,捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂,它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。

  不燃气体窒息作用

  阻燃剂受热时分解出不燃气体,将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用,阻止燃烧的继续进行,达到阻燃的作用。

  阻燃剂 - 主要类型

  根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类:

  按所含阻燃元素分

  按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂等几类。

  按组分的不同分

  按组分的不同可分无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种。

  无机阻燃剂是使用最多的一类阻燃剂,它的主要组分是无机物,应用产品主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。

  有机阻燃剂的主要组分为有机物,主要的产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。还有一部分有机阻燃剂用于纺织织物的耐久性阻燃,如六溴水散体、十溴三氧化二锑阻燃体系,具有较好的耐洗涤的阻燃性能。

  有机、无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品,主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液,部分代替无机盐类阻燃剂。在三大类阻燃剂中,无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点,广泛应用于各类领域,需求总量占阻燃剂需求总量一半以上,需求增长率有增长趋势。

  按使用方法分

  按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团,从而提高材料的抗燃性,起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。在阻燃剂类型中,添加型阻燃剂占主导地位,使用的范围比较广,约占阻燃剂的85%,反应型阻燃剂仅占15%。

  阻燃剂 - 适用范围

  阻燃剂主要适用于有阻燃需求的塑料,延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长,点燃自熄,难以点燃。

  一般如PP、PA、PE、PS、ABS、EVA及PET、PBT等易燃的高分子塑料在特殊用途中都需要添加阻燃剂。

  阻燃剂 - 市场现状

  中国阻燃剂的生产和消费形势持续发展,2002~2004年年均消费增长率超过20%。从2002年开始,国内阻燃剂消费量急剧上升,增加的市场份额主要来源于两个方面:电子电器和汽车市场。

  中国国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主,无机阻燃剂生产和消费量还较少,但发展势头较好,市场潜力较大。阻燃剂中最常用的卤系阻燃剂虽然具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性,但是它对环境和人的危害是不可忽视的。环保问题是助剂开发和应用商关注的焦点,所以国内外一直在调整阻燃剂的产品结构,加大高效环保型阻燃剂的开发。

  2007年中国阻燃剂产品中,氯系阻燃剂占84%,而低烟无毒的无机阻燃剂产品只占总量的8%左右。建筑用阻燃材料剂在中国具有极大的潜在市场,中国阻燃剂品种,用量与发达国家存在较大差距。随着国家对阻燃技术要求力度的加强,中国低烟无毒阻燃剂开发和发展会出现更好的广阔前景。

  阻燃剂 - 相关危害

  2012年18日美国研究人员在温哥华举行的美国科学促进会年会上报告说,动物实验显示,雌性老鼠如果长期接触阻燃剂,可能会使其后代体型较小、不合群,在学习和记忆方面表现较差。

  多氯联苯醚这类阻燃剂常用于电子产品、床上用品、地毯和家具中。已有研究证明,这类阻燃剂能持续存在于环境中,并在生物体内累积造成中毒。在人血液和乳汁中发现的多氯联苯醚“家族成员”中,四溴联苯醚的浓度相对最高。研究者担心,这种状况在怀孕和新生儿发育期可能引发神经毒性效应。

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